安防六大子系统_安防录像子系统的设计与实现

　　摘要:安防录像子系统是视频监控系统中重要一个组成部份,通过对监控点进行智能录像,在大量节省人力的同时为事发取证提供第一手视频资料。本文中所介绍的安防录像子系统将录像功能与管理功能分开,两功能之间通过SOAP交互,降低子系统的耦合度,通过共享内存队列管理机制进行本地录像,避免因网络异常而导致数据丢失。对于移动侦测与手动报警,为了捕捉突发事件之前现场,采用基于对列的内存循环存储,进行基于关键帧数与时差两种方式预录,确保重要场景音视频数据完整性。同时提供本地配置策略、远程配置策略两种方式进行录像控制,在网络异常情况下仍可自行正常工作,提升了子系统的健壮性。对安防点进行类抽象,充分利用C++提供的特性,以具体类对象的形式管理安防点。同时提供了磁盘空间容量预警机制,并作合理删除处理,具有极高的实用价值。该录像子系统已在某省的各级法院广泛应用,效果良好。
　　关键词: 共享内存 安防录像 循环队列 SOAP
　　中图分类号:TP393 文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)05-0000-00
　　
　　安防录像子系统作为视频监控系统[1,2]的组成部份,在提供视频证据方面起到重要的作用,随着经济的不断发展,社会公众对安全的意识越来越高,很多场所都装配了视频摄像头,不间断地对重点关注的目标进行实时监控。由于事发的偶然性,监控过程不可能被时时关注,而安防录像则为后续取证提供了第一手可信度高的视频资料。好的视频监控系统,其安防录像功能的作用是不能被忽略,也可以说是必备的。本文结合实际客户需求,实现了一种智能化[3]可动态配置策略的安防录像子系统,该子系统利用共享内存与视频服务器[4]绑定,具有较高的健壮性,并实现按照关键帧数或时差为参考标准进行事发现场预录功能。为了降低耦合度,方便技术人员维护,录像功能与管理功能在独立的模块中实现。此系统适用于多种场合。
　　
　　1 技术背景
　　1.1 安防录像子系统的结构模型
　　安防录像子系统主要有三部份构成:①安防录像管理器;②安防录像服务器;③安防点播服务器。安防录像管理器负责从SQL数据库获取最新录像策略,该录像策略是通过WEB页面由管理员设置并存储在SQL数据库中,一旦获取后,解析策略并按照策略通过SOAP与安防录像服务器交互,安防录像服务器从共享内存读取视频流进行本地存储。作为扩展,用户可通过专用键盘RS485/RS232转换器,通知安防录像管理器进行报警录像。录像文件信息将由安防录像管理器回写数据库,提供给安防点播服务器进行回放。图1给出了安防录像子系统总体框架。共享内存中的视频流是由数字视频服务器将板卡上采集的视频信号进行DSP层面的压缩编码,存入到共享内存区域,一方面提供局域网内视频直播监控,另一方面提供给安防录像服务器进行本地录像。
　　1.2 安防录像子系统的功能
　　1.2.1 安防录像管理服务器的功能
　　安防录像管理服务器定时通过存储过程从SQL数据库获取策略,如果策略更新则获取,同时在本地保存,然后解析策略,生成新的录像列表并显示,对照新的录像列表通过SOAP与安防录像服务器交互,停止不在列表中的录像,同时开启新的录像,并将相关录像文件名称、视频源等信息回写到SQL数据库以备点播回放。
　　当网络异常,安防录像管理服务器无法与SQL连接时,将读取本地策略文件,这个本地策略文件是上一次从SQL数据库获取后生成的,必要时也可以由管理员修改。此时录像过程中,录像文件名称、视频源等信息也无法回写SQL数据库,服务器将写在本地数据文件中,以备SQL连接正常时回写。
　　安防录像管理器同时监控串口消息,来响应来自用户的手动报警,手动报警消息通过RS485由专用键盘发送,经RS485/RS232转换器,送达RS232串口,安防录像接收到启动录像并进行报警,在子系统外部的数字视频服务器也将对应显示报警区域的画面,提示工作人员。
　　1.2.2 安防录像服务器的功能
　　安防录像服务器作为SOAP的服务端,响应来自安防录像管理服务器的启动录像、关闭录像请求。该服务器与数字视频服务器部署在同一物理地址,数字视频服务器将基于H.264压缩编码[3]的视频流推送至共享内存,安防录像服务器从共享内存读取视频流,发送到自身文件类接收器,这些接收器进行本地写盘操作。
　　1.2.3 安防录像点播服务器的功能
　　安防录像管理器将安防录像信息回写数据库,这些信息包括:录像文件路径、录像文件大小、录像时段。客户端用户在WEB页面通过数据库可对这些信息进行查询,并通过点播控件回放,点播控件将录像信息发送到安防点播服务器,安防点播服务器开启点播功能,客户端用户就可观看。
　　
　　2 安防录像子系统的设计
　　安防录像作为取证视频资料,具有的重要性是可想而知,因此安防录像子系统的健壮性应首要考虑,为了避免网络异常导致录像失败,在设计中放弃通过网络进行流录像,而将安防录像服务器同数字视频服务器部署在同一物理地址,以实现本地录像。安防录像时间长容量大,可以通过文件切分及设置不同策略手段来处理。以下给出详细设计。
　　2.1 录像功能模块
　　录像功能模块从属于图1中所示的安防录像服务器,图2给模块中主要类[5,6,7,8]的关系:
　　安防录像服务类CRecordServer提供两个主要方法:StartRecord开始录像、StopRecord停止录像。CRecordServer类实例化包含安防录像控制类RecordController,RecordController提供两个主要方法:创建流录像NewStorage与读取配置LoadConfiguation,RecordController类指针引用文件存储类FileStorage与TYPE1格式录像类Recorder_TYPE1,FileStorage类继承自音视频存储抽象类IAVStroage,有写Write、删除Delete、定位Seek三个方法。Recorder_TYPE1类继承自音视频流源抽象类IAVStreamSource与音视频录像抽象类AVRecorder,有开始录像Start、停止录像Stop、获取流信息GetStreamInfo三个方法。Recorder_TYPE1类的作用是从共享内存获取TYPE1类型的流数据,FileStorage类是将流数据存储到文件中去,RecordController类将这两个功能整合,提供完整的读、写功能。
　　录像的视频文件不易过大,否则会出现播放异常的现象,为解决这一问题,在FileStorage类中实现自动切分功能,通过配置可以设定切分时长,一般可定为1小时,以600Kbps码率计算,连续1小时的录像文件大小在260MB左右。
　　2.2 配置策略模块
　　安防录像子系统有三种录像策略:全程录像、移动侦测、手动报警。全程录像策略是在设定的某个时段,不间断地对安防点进行录像,移动侦测策略是在安防点一旦有目标移动时就开始录像,手动报警策略是由人工触发专用键盘启动录像并报警。
　　移动侦测采用运动强度分析而非运动矢量分析来实现,对4CIF(704*576)分辨率图像被测区域以32*32像素块为单位来划分,灵敏度与可靠性有很大提高。高速运动检测的关建帧(I帧)间隔设为2,对低速运动不作检测。具体算法实现是在DSP中完成,已超出本文范围,故不作进一步讨论。为了提高移动侦测响应时间区域,利用循环队列预存储响应前的一段视频流,大大提高侦测录像的完备性。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 　　全程录像适合于在白天进行,夜晚可转成移动侦测,这样可以大大节省存储空间,从表1中的数据可以看出。表1中有两个安防监控点,安防点(1)配置了两种策略,白天两个时段为全程录像,一个时段为移动侦测,余下时段均为移动侦测,移动侦测时段间,假设每小时平均捕获二次对象移动信息,捕获后就立刻启动持续十分钟之久的录像。安防点(2)全天设置为全程录像,表中数据显示,全程录像与移动侦测混合设置要比单一的全程录像节省近一半的存储空间,再按照64路来计算,每天可节省空间179.2GB,相当可观。用户可对配置进行调整,以本单位实际情况为准。
　　手动报警策略作为扩展,与移动侦测相类似,只是触发机制不同而已,专用键盘可以放在重要场景处,一旦有突发事件出现,工作人员可按键发送报警。
　　2.3 安防录像管理模块
　　安防录像管理模块从属于图1中的安防录像管理服务器,主要功能为下载策略、解析策略、发送录像操作信令。
　　通过调用SQL存储过程,从SQL数据库中获取策略,策略中的字段有:数字视频服务器IP、通道号、策略类型、录像时段。将这些字段作为属性,生成具有唯一性的实体对象并保存到策略列表中,对策略列表进行遍历,看是否满足开始录像条件(根据时段判断),如满足则将该对象推送至录像列表,并通过SOAP远程与安防录像服务器通信,传送相关参数并启动录像。
　　利用MFC柜架所提供的OnTimer,定时遍历录像列表,查看当前录像是否已满足停止条件(根据时段),如果满足则从录像列表中弹出,并通过SOAP远程通知安防录像服务器停止录像。
　　
　　3 安防录像子系统的实现与应用
　　安防录像子系统运行环境是Windows XP/2000 (Profession/Server),服务器端采用C++实现,应用架构为B/S,使用了ASP、C#技术。目前该子系统已由南京航星科技信息有限公司完成,并部署在江苏省多家法院,运行效果良好。
　　对于一套该子系统从理论上可满足大于256路之多的同步安防录像,但由于存在写盘I/O瓶颈,实际路数可达128路,该性能对应实验平台服务器配置为:Intel® E4600 2.4GHz处理器、1G RAM、Windows 2000 Server SP4。单套完全适用于中、小型企事业单位。有关于存储策略与I/O性能匹配是一个比较复杂的问题,在以后的专题中会给出研究讨论。
　　
　　4 结语
　　本文给出了一种基于策略配置的安防录像子系统的设计与实现,该子系统与数字视频服务器部署在同一物理地址,通过共享内存获取音视频流数据,并进行本地录像,一方面增强了子系统的健壮性,同时录像存储空间也大大节省,子系统的两个主要模块分别在安防录像管理器与安防录像服务器中实现,有助于降低子系统本身的耦合度,可维护性得到提升。
　　
　　参考文献
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　　基金项目:河海大学引进人才博士启动基金;2008中央政法装备维修补助专款。
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